Файл: Святловский, А. Е. Цунами не будет неожиданным.pdf

Методы моделирования все время совершенствуют­ ся. В Ленинградском гидрометеорологическом инсти­ туте А. В. Некрасов, В. А. Макаров, Р. В. Пясковский и В. Г. Бухтеев создали математическую и электриче­ скую модели, на которых воспроизводили бедствие, по­ стигшее в 1964 г. японский порт Ниигату. Они исследо­ вали, как влияют различные условия — форма очага цунами, его ориентация — на амплитуду, период волны, продолжительность колебаний, энергию и другие харак­ теристики цунами в разных частях акватории Япон­

того, что случилось в действительности в 1964 г.

. А в Гидрофизической лаборатории Московского уни­ верситета Г. Е. Коионкова и А. Э. Рейхрудель поставили серию экспериментов в специальном двадцатипятимет­ ровом лотке из зеркального стекла. Их интересовали проблемы накатывания волн на берег, важные для опре­ деления границ и уровня затопления. Меняя в экспери­ менте углы наклона своего стеклянного «берега», варьи­ руя глубину воды и высоту волн, гидрофизики показали, что при прочих равных условиях высота возникающего цунами обратно пропорциональна глубине канала, по которому она бежит.

Чем выше волна, тем с большей скоростью она на­ катывается и тем протяженнее береговая линия, на ко­ торую она обрушится. Шероховатое дно уменьшает дли­ ну фронта наката и его скорость, причем особенно рез­ ко воздействуют на волну подвижные, незакрепленные элементы шероховатого дна. Может быть,'здесь кроется один из перспективных методов, который поможет созда­ вать преграду хищным набегам цунами?.. Все эти сведе­ ния, содержащиеся в докладах, которые советские уче­ ные представили на симпозиум по цунами, состоявший­ ся в рамках XV Генеральной ассамблеи Международного геодезического и геофизического союза в Москве

77

(август 1971 г.), само собой, не могли не привлечь интереса коллег, съехавшихся из многих стран мира.

...Город Хило на острове Гавайи мог бы считаться идеальным курортом — субтропическая растительность, вечно теплые воды залива, безоблачное небо... Вот толь­ ко цунами... Хотя вблизи, к счастью, подводных толчков, порождающих волны, как будто и не бывает, но зато остров так расположен, что в каком конце Тихого океа­ на нн случилось бы землетрясение,—приходится ждать непрошенных гостей. Бухта Хило открыта широко, а там, глядишь, и «большая волна» уже в гавани.

Местные власти решили отгородиться от беды и воз­ вести волнолом. За дело взялся Инженерный корпус

19X29 м. Начались эксперименты с «искусственным воспроизведением весьма нежелательных событий».

Тем временем группа ученых из отдела изучения цунами Национального океанического и атмосферного управления США во главе с доктором Харольдом Дж. Лумисом решила проверить данные этих экспериментов, что называется, «малой кровью». Они вооружились мощ­ ной быстродействующей электронной вычислительной машиной, умеющей хранить в своей памяти 2 000000 байтов* информации. Она может рассчитать множество вариантов появления и поведения катастрофической волны, ее скорости, уровня, трения — все за считанные минуты и дешево. Но, конечно, для этого необходимо было провести большую подготовительную работу, со­ ставить программу, определяющую тип волны и указы­ вающую, откуда она идет.

Удалось вычислить и вероятность того, что цунами перехлестнет волнолом определенной высоты и выйдет на берег; выяснили, какого уровня в каком районе оно тогда может достичь.

• Байт — единица информации,

78

Короче говоря, в тот момент, когда руководитель математического эксперимента доктор Лумис делал свой доклад в Москве на симпозиуме по цунами в рамках XV Генеральной ассамблеи Международного геодезиче­ ского и геофизического союза, предстояло еще решить, целесообразно ли вообще начинать дорогостоящее строи­ тельство.

При анализе данных о цунами в городе КресентСити (северная часть штата Калифорния) возникла та­ кая картина. Этот город, находящийся у самого Тихого океана, по-видимому, недаром носит свое имя: «кресент» по-английски означает полумесяц, а залив, на берегу ко­ торого он стоит, имеет как раз форму полумесяца. Мо­ жет быть, это и живописно, но, увы, цунамиопасно. Еще несколько лет назад, анализируя последствия аляскин­ ского землетрясения 1964 г., видные американские спе­ циалисты Бэзил У. Уилсон и А. Тёрум (Центр исследо­ вания строительства в прибрежных районах, Вашинг­ тон) писали: «Мы пришли к заключению, что подвер­ женность Кресент-Сити цунами неизбежно проистекает из серпообразности очертаний побережья, на котором он стоит, а также из чашеобразности рельефа континен­ тального шельфа. В связи с этим и с его протяжен­ ностью, залив вечно будет отзывчиво реагировать на лю­ бые крупные цунами, так как их периоды постоянно будут обладать возможностью возбудить здесь полный или частичный резонанс».

«Неизбежно»... «Вечно»... «Постоянно»... Это звучит довольно-таки мрачным приговором...

Рассмотрением вопроса занялись инженеры О. Т. Магун и Н. Л. Арно. Они собрали и проанализировали всю хранящуюся в архивах историческую информацию о цу­ нами за время существования Кресент-Сити, изучили сейсмические и мареографические записи, сделанные 27—29 марта 1964 г.

Тогда на Аляске, в пункте с координатами 61° с. ш. и 145° з. д., произошло катастрофическое землетрясение.

79

Посланные им волны у Алеутских островов достигали 9-метровой высоты. Выплеснулись они вдоль всего Тихо­ океанского побережья Канады и США, добрались до Га­ вайев и Японских островов. Канадские городки ПортАлберни и Алберни на острове Ванкувер при этом при­ няли на себя удар шестиметровой волны, сорвавшей с места и разбросавшей в разные стороны около полу­ сотни домов.

Данные об этой катастрофе Магун и Арно исследо­ вали‘особенно внимательно: тогда могучее цунами хлы­ нуло и на Кресѳнт-Сити, причинив ему немало бед. Бы­ ла уничтожена электростанция, катастрофа вызвала взрыв пяти нефтехранилищ и большой пожар, тушить который было нечем —подача воды в полузатопленный город (вот парадокс!) тоже прекратилась. (Газеты, меж­ ду прочим, писали, что колебания уровня моря, вызван­ ные этим же землетрясением, в Центральном Арктиче­ ском бассейне, под его ледяным покровом, наблюдались до самого Северного полюса; плавучие льды при этом подверглись разрушению.)

Исследователям пришлось подготовить специальные подробные батиметрическую (т. е. указывающую мор­ ские глубины) и топографическую карты, изучить ха­ рактер рассеяния волн в этом районе, в специальном желобе моделировать все связанные с этим явления, следить, что происходит, когда на цунами накладывает­ ся еще и обычный прилив...

Что ж, «отменить» цунами в городе, стоящем на берегу залива-полумесяца, они тоже, разумеется, были не в силах. Все же в их докладе, сделанном на симпо­ зиуме по цунами, состоявшемся на XV Генеральной ас­ самблее Международного геодезического и геофизиче­ ского союза в Москве, прозвучала определенная нота оптимизма. Основываясь на всех изученных материалах, они смогли предложить защитную стенку и морскую дамбу, которые при определенных условиях смогут предотвратить дальнейшие катастрофы.

80

В 1961 г. в Морском гидрофизическом институте АН УССР под руководством кандидатов физико-матема­ тических наук 3. К. Григораш и А. В. Заклинского «по­ строили» Второй Курильский пролив со всеми характер­ ными чертами образующих его воронку островов Парамушир и Шумшу. Эта бетонная модель размером 8X6,5 м повторяла местность, где расположен город Северо-Ку- рильск, в горизонтальном масштабе 1:5000, а в верти­ кальном —1:200. Искусственно вызываемые волны позво­

в проливе повышается намного сильнее, чем если такая же волна подходит под косым углом. \ Есть на Тихоокеанском побережье Соединенных Штатов, в Калифорнии, город Сан-Диего, оспованный еще испанскими первооткрывателями Америки. Теперь он — один из самых оживленных портов этой части страны. Его пирсы и причалы, склады и подъездные пути раскинулись на целые километры, охватив не толь­ ко многие районы собственно Сан-Диего, лежащие на коренном континентальном берегу, но и близлежащий островок Шелтер, специально соединенный с материком дамбой, и городок Коронадо на острове Норт-Айленд. Впрочем, это тоже уже не остров: впадающая в бухту Сан-Диего река Отей-Ривер за многие века отложила

серебристого песка стала зоной отдыха жителей штата Калифорния, которая так и называется'—Силвер-Стренд- парк.

Но мы уже привыкли, что слово «коса», даже свя­ занное со всякими привлекательными эпитетами, долж­ но пастораживать специалистов. Так и случилось: иссле­ дованием особенностей района Сан-Диего занялись

американские инженеры Р. У. Уэйлин, Д. Р. Баччи и Дж. Н. Стрейндж (Экспериментальная станция Управ­ ления судоходных путей, Виксберг, штат Миссисипи).

Созданная в их лаборатории модель залива СанДиего длиной более 30 м и глубиной около 0,5 м оделась в стеклянные берега. На них выросли игрушечные кра­ ны, склады, мастерские и пакгаузы морского порта. С максимальной тщательностью были воспроизведены город Коронадо, а также коса Силвер-Стренд и остров Норт-Айленд.

Затем начались эксперименты. Их особенностью бы­ ло то, что исследователи решили «напустить» на СанДиего волны с периодами от 40 до 186 секунд. Волны с такими характеристиками могут иметь разное проис­ хождение: тут и сейсмическое возмущение, и мощный оползень или обвал пород, и подводный взрыв, и извер­ жение вулкана на дне или даже падение крупного ме­ теора в воды океана —• такое событие ведь тоже нельзя исключить из числа вероятных. Спектр периодов всех подобных волн лежит в промежутке между спектрами ветровых волн и цунами.

Сразу выяснилось, как важен тот факт, что гавань Сан-Диего лишена естественного прикрытия, такого, как, например, широкий пояс континентального шельфа, и никаким «отражателем волн», кроме узенького и низ­ кого Силвер-Стренда, природа не позаботилась ее снаб­ дить, В искусственных берегах, повторяющих натуру с масштабами 1:100 по вертикали и 1:500 по гори­ зонтали, разыгрались прямо-таки драматические со­ бытия.

Могучие валы, вставая на ноги на глубинах, отве­ чавших 30-метровой отметке, легко преодолевали косу, словно ее и не существовало, и яростно вторгались в бухту. Измеряющие высоту волн мареографы, установ­ ленные в шестнадцати точках побережья, как внутри гавани, так и вне ее, отчетливо показывали размеры возможной катастрофы.

82

Мало того, что волны, подобные моделируемым, в со­ стоянии затопить весь Силвер-Стреид,— это было бы еще полбеды. Оказалось, что .в прибрежной зоне прибоя цу­ нами здесь могут достигать почти 18 м, так что даже крупным океанским судам, вовремя не убравшимся по­ дальше от берега, грозит опасность быть выброшенны­ ми на сушу.

При входе в гавань, между мысом Лома и островом

с серьезнейшим риском. Непосредственно перед прича­ лами в Коронадо, хотя и прикрытыми с моря островом Норт-Айленд, на «обратной» стороне которого они нахо­ дятся, цунами готово вздыбиться на высоту более 10 м — сказывается то, что городок очень низко расположен. Наконец, даже во внутренней гавани можно ожидать волн, превышающих 3 м, и стоящим здесь в доках судам угрожает столкновение друг с другом или с причаль­ ными стенками. Более или менее спокойно моряки мог­ ли бы чувствовать себя лишь во внутреннем судоход­ ном канале, на траверзе южной части Коронадо и цен7 тра Сан-Диего, но и здесь, как выяснилось, возникают такие бурные течения вод, стремящиеся в разных на­ правлениях, что малым судам из них выбраться было бы нелегко. Только большие корабли, уже находящиеся под парами к моменту стихийного бедствия, возможно, смогли бы найти временное убежище с обратной сторо­ ны острова Норт-Айленд.

Сильные волны могут угрожать не только морякам, но, как оказалось, могут вторгнуться на улицы Корона­ до и затопить его практически целиком.

В случае если крупные волны, как это иногда бы­ вает с цунами, повторятся одна за другой 15—20 раз подряд, большие массы воды скопятся во внутренней гавани и создадут своеобразный гидравлический эффект. Из-за того что вход в гавань узок, здесь возникнет силь­ ное обратное течение в сторону моря со скоростью,

83